Лекция. Базы данных. Модели представления данных (832420), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Ф. Кодд (Е. F. Codd)использовал термин "отношение" каксиноним слова "таблица".• Табличное представление данных помогаетопределить связи сущностей, значительноупрощая задачу проектирования БД.Свойства реляционной таблицы• Таблица представляет собой двумернуюструктуру, состоящую из строк и столбцов;• Каждая строка таблицы (кортеж, tuple)представляет собой отдельную сущностьвнутри набора сущностей;• Каждый столбец таблицы представляетсобой атрибут, и у каждого столбца естьсвое имя;Свойства реляционной таблицы• На каждом пересечении строки и столбцаимеется единственное значение;• Каждая таблица должна иметь атрибут илинесколько атрибутов, уникальноидентифицирующих каждую строку.Свойства реляционной таблицы• Все значения в столбце должныотображаться в одинаковом формате.

Еслиатрибуту присваивается формат целого, товсе значения в столбце, представляющемданный атрибут, должны быть целыми.Свойства реляционной таблицы• Каждый столбец имеет определенныйдиапазон значений, называемый доменоматрибута (attribute domain);• Порядок следования строк и столбцов дляСУБД не существенен.Ограничения на имена таблиц истолбцов• Некоторые старые СУБД могут накладыватьнекоторые ограничения на имена:– длина имени таблицы ограничивается восемьюсимволами;– длина имени столбца (атрибута)ограничивается десятью символами;– имена столбцов не могут начинаться с цифры.Ограничения на имена таблиц истолбцов• Иногда программное обеспечение базданных накладывает ограничение наиспользование пробелов или специальныхсимволов вроде дефиса (-), звездочки (*),точки (.) или слэша (/).• Необходимо прочитать справочноеруководство по СУБД для того, чтобыознакомиться с имеющимися в нейограничениями на имена.Типы данных• Данные должны классифицироваться всоответствии с их форматом и функциями.• Большинство из СУБД поддерживаетосновные типы данных.Типы данных• Числовой.

К числовому типу данных относятсяданные, над которыми вы можете выполнятьразличные арифметические действия.• Символьный. Данные символьного типа,также называемые текстовыми илистроковыми данными, могут содержатьлюбые буквы и символы и не предназначеныдля выполнения над ними математическихопераций.Типы данных• Дата. Атрибуты типа "дата" содержаткалендарные даты, хранящиеся вспециальном формате, называемомюлианским форматом дат (число дней отначала года).Типы данных• Физический способ хранения юлианскойдаты не имеет для пользователя никакогозначения, тем не менее, он позволяетвыполнять специальную разновидностьарифметических операций (арифметикаюлианского представления дат).Типы данных• Программное обеспечение большинствареляционных баз данных поддерживаетюлианский формат даты.• В то время как внутренний формат датыпреимущественно является юлианским,допускаются различные формы внешнегопредставления даты.Типы данных• Для дат допустимыми операциями могутбыть:– сравнение двух дат;– нахождение разности в днях между двумядатами;– создание даты путем добавления (вычитания)заданного количества дней к данной дате;– конвертирование даты из ее внутреннегопредставления во внешний формат.Типы данных• Логический.

Логический тип данных можетпринимать только два значения "истина"или "ложь" (true или false, yes или по, даили нет, 0 или 1).Фундаментальные свойстваотношений• Отсутствие кортежей-дубликатов• Отсутствие упорядоченности кортежей• Атомарность значений атрибутовРеляционная таблицаКлючи• Каждая таблица должна иметь первичныйключ (primary key) — это атрибут (илинесколько атрибутов), уникальноидентифицирующий данную сущность(строку).• Все значения в столбце соответствуютсвойствам атрибута сущности.Ключи• Ключ состоит из одного или болееатрибутов, определяющих другие атрибуты(например, номер счета идентифицируетвсе атрибуты счета, такие как дата выписки,имя клиента и т.

д.).• Существует несколько типов ключей суперключ (superkey), потенциальный ключ(candidate key) и вторичный ключ (secondarykey).Ключи• Роль ключа основана на концепцииопределяемости (determination).• В контексте таблиц базы данныхвыражение "А определяет В" означает, чтозная величину А, вы можете найти(определить) значение атрибута В.Ключи• Выражение "А определяет В" всокращенном виде записывается как А —>В. Если А определяет В, С и D, то нужнописать А —> В, С, D.Ключи• Принцип определяемости очень важен,поскольку он используется приформулировании центральной концепцииреляционных баз данных —функциональной зависимости.• Атрибут В функционально зависит отатрибута А, если А определяет В.Ключи• Атрибут В функционально зависит отатрибута А, если каждое значение встолбце А определяет одно и только однозначение в столбце В.• Атрибут А определяет атрибут В (т.

е. Вфункционально зависит от А), если всестроки в таблице, совпадающие позначению атрибута А, также совпадают позначению атрибута В.Ключи• Может потребоваться более чем одинатрибут для определения функциональнойзависимости, т. е. ключ может состоять изболее чем одного атрибута.• Такие ключи называются составнымиключами (composite key). Любой атрибут,который является частью составного ключа,называется ключевым атрибутом (keyattribute).Ключи• Учитывая возможность существованиясоставного ключа можно определитьполную функциональную зависимость:– Если атрибут (В) функционально зависит отсоставного ключа (А), но не зависит ни откакого-либо подмножества этого составногоключа, то говорят, что атрибут (В) полностьюфункционально зависит от (А).Ключи• В рамках расширенной классификацииключей можно определить некоторыеспециальные ключи.• Например, суперключ (superkey) — этоключ, уникально идентифицирующийкаждую сущность.

Суперключфункционально определяет все атрибутысущности.Ключи• Потенциальный ключ (candidate key)можно определить как суперключ безизбыточности.• В пределах таблицы первичный ключдолжен быть уникальным, чтобыоднозначно идентифицировать каждуюстроку.Ключи• При уникальности первичного ключатаблица проявляет целостность на уровнесущности (entity integrity).• Для обеспечения целостности на уровнесущности в первичном ключе недопустимызначения NULL.Ключи• Контролируемая избыточность (controlledredundancy) делает реляционную базуданных работоспособной.• Таблицы внутри базы данных совместноиспользуют общие атрибуты, что позволяетсвязывать таблицы друг с другом.Ключи• Мы можем описать связь, исходя из того,что она создается, когда две таблицысовместно используют один атрибут собщим значением.• Первичный ключ одной таблицы вновьпоявляется в качестве внешнего (foreign)ключа в связанной таблице.Ключи• Внешний ключ (foreign key) это атрибут,значение которого совпадает со значениемпервичного ключа в связанной таблице.• Если внешний ключ содержит значения,совпадающие с первичным ключом илиNULL, говорят, что таблица (или таблицы),использующая такой ключ, проявляетцелостность на уровне ссылки (referentialintegrity).Ключи• Целостность на уровне ссылки означает,что в том случае, если внешний ключсодержит некое значение, то это значениессылается на существующийдействительный кортеж (строку) в другомотношении.Ключи• Вторичный ключ (secondary key)определяется как ключ, которыйиспользуется для поиска данных.Вторичный ключ не требует уникальности.• Эффективность вторичного ключа всужении области поиска зависит отзаданных вами ограничений.Целостность на уровне сущностиТребование:• Все элементы первичного ключа уникальныи никакая часть первичного ключа не можетбыть пустой (null)Целостность на уровне сущностиНазначение:• Гарантирует, что каждая сущность(логический объект) будет иметьуникальную идентификацию, а значениявнешнего ключа могут должным образомссылаться на значения первичного ключаЦелостность на уровне сущностиПример:• Счет не может иметь несколькодублирующихся значений и не может иметьпустое значение (null).• Все счета уникально идентифицируютсясвоим номером.Целостность на уровне ссылкиТребования:• Внешний ключ может иметь или пустоезначение (если только он не являетсячастью первичного ключа данной таблицы),или значение, совпадающее со значениемпервичного ключа в связанной таблице.(Каждое непустое значение внешнегоключа должно ссылаться на существующеезначение первичного ключа.)Целостность на уровне ссылкиНазначение:• Допускается, что атрибут не имеетсоответствующего значения, но атрибут неможет принимать недопустимые значения.• Выполнение правила целостности на уровнессылки делает невозможным удалениестроки в одной таблице, где первичный ключимеет обязательное соответствие созначением внешнего ключа в другой таблицеЦелостность на уровне ссылкиПример:• Клиенту может быть не назначен (еще)торговый агент, но невозможно назначитьклиенту несуществующего агентаОсновы моделированияОпределение• Модель — это описание или аналогия,используемая для визуализации чего-либо,что не может наблюдатьсянепосредственно• Модель это абстракция сложных реальныхобъектов.• Основное предназначение модели —облегчить понимание структур данных и ихсвойств, связей и ограничений.Уровни абстракции данныхМодели данных ANSI-SPARC:• концептуальная (conceptual) модель• внешняя (external) модель• внутренняя (internal) модельДополнительная:• Физическая модельАбстрактные модели данныхКонцептуальнаямодельКонцептуальная модель• Концептуальная модель (conceptual model)представляет общий взгляд на данные.• Это представление о данных всегопредприятия с точки зрения менеджероввысшего уровня.Концептуальная модель• Концептуальная модель — основа дляидентификации и описания основныхобъектов данных за исключениемподробностей.• Наиболее широко используемаяконцептуальная модель — модель"сущность-связь" (ER-модель).Сущности колледжаКонцептуальная модельколледжаВнутренняя модель• После выбора определенной СУБДконцептуальная модель адаптируется к нейс помощью внутренней модели.• Внутренняя модель (internal model) естьпредставление базы данных "с точкизрения" СУБД.Внутренняя модель• Внутренняя модель требует, чтобыпроектировщик привел свойства иограничения концептуальной модели всоответствие с выбранной модельюреализации базы данных.Внутренняя модель• Внутренняя модель зависит отсуществующего специфичногопрограммного обеспечения БД• Изменения в программном обеспеченииСУБД потребуют изменений во внутреннеймодели для того, чтобы она отвечалатребованиям СУБД.Внутренняя модель• В программном обеспечении реляционныхбаз данных как правило, требуетсяопределение пути доступа к хранилищуданных, особенно на универсальныхмашинах (мэйнфреймах, mainframe).Внутренняя модель колледжаВнешняя модель• Внешняя модель (external model) основанана внутренней модели и отражаетпредставление конечного пользователя оконфигурации данных.• Конечные пользователи разрабатывают,внедряют и используют прикладныепрограммы.Внешняя модель• В каждом подразделении есть собственныеспецифика, система ограничений итребований, и в каждом из нихиспользуется некое подмножество всейинформационной среды предприятия.Внешняя модель• Прикладные программисты, работающие втаком подразделении, рассматривают своеподмножество данных отдельно от тойвнутренней модели (или как внешнее поотношению к ней), из которой они былиполучены.Внешняя модель• С точки зрения прикладного программистажелательно, чтобы специалисты помоделированию все множество требованийи ограничений разбивали нафункциональные модули, которые можноисследовать в рамках структуры внешнихмоделей.Внешняя модель• Каждая из внешних моделей являетсяполем деятельности прикладногопрограммиста.• В каждую внешнюю модель включены всенеобходимые сущности, связи, процессы иограничения, определяемые даннымподразделением.Преимущества использованиявнешних моделей• Использованием подмножеств БДупрощает разработку прикладныхпрограмм• использование подмножеств облегчаетзадачу проектировщика, упрощаяопределение специфичных требований кинформации, имеющихся в различныхподразделениях предприятияПреимущества использованиявнешних моделей• Внешние модели также облегчают работупроектировщика, обеспечиваясогласование с концептуальной моделью.• Создание внешних моделей помогаетобеспечить безопасность припроектировании БД.Преимущества использованиявнешних моделей• Внешняя модель зависит от СУБД, но независит от аппаратных средств.• При подключении и установке новыхаппаратных средств хорошоспроектированные внешние схемыизменять не придетсяВнешняя модельВнешняя модельФизическая модель• Физическая модель (physical model) действуетна самом нижнем уровне абстракции,описывая способы хранения информации наносителях, например, жестких дисках.• Физическая модель требует определения какустройства физического хранения, так иметода физического доступа, необходимогодля извлечения данных с физическогоносителя.Физическая модель• Используемые структуры хранения зависятот программного обеспечения (СУБД,операционная система) и от типа носителя,поддерживаемого компьютером.• Конкретные требования в физическоймодели требуют от проектировщика БДглубоких знаний аппаратных средств ипрограммного обеспечения, используемыхпри реализации проекта БД.Физическая модель• физическая модель зависит как отпрограммного обеспечения, так и отоборудования.• Используемые структуры хранения зависятот программного обеспечения (СУБД,операционная система) и от типа носителя,поддерживаемого компьютером.Физическая модель• В реляционной модели от проектировщикане требуется детальное знание свойствфизической организации хранения данных.• При внедрении реляционной моделиможет возникнуть необходимость точнойнастройки для увеличенияпроизводительности БД.Модель "сущность-связь"• основные компонента ER-модели:сущности, атрибуты и связи.• сущности проекта базы данныхпредставляют собой студентов, группы,преподаватели, аудитории …Сущности• "сущность" в ER-моделированиисоответствует таблице, а не строке вреляционной среде.• отдельная строка таблицы называетсяэкземпляром сущности (entity instance,entity occurence).Атрибуты• атрибуты описывают свойства сущностей• сущность STUDENT включает в себяатрибуты STU_LNAME (фамилия студента),STU_FNAME (имя студента), STU_INITIAL(инициалы студента).АтрибутыДомены• Домен это набор возможных значенийатрибута.• Домен может совместно использоватьсяатрибутами.

Характеристики

Список файлов лекций